近日，深海圈层与地球系统前沿科学中心/物理海洋教育部重点实验室在热带气候变化研究领域取得新进展，发现了全球变暖下海表面温度（sea surface temperature，SST）增暖的时空不均匀性会加剧热带降水的位相延迟现象。研究成果以“Seasonal Delay of Tropical Rainfall Enhanced by the Interhemispheric Contrast of SST Warming”（《海温增暖的南北半球间差异加剧热带降雨的季节性延迟现象》）为题发表于Geophysical Research Letters期刊。成果由中国海洋大学“青年英才工程”第一层次宋丰飞教授为通讯作者，联合我校与崂山实验室多位研究人员合作完成。

　　热带降水不仅直接影响热带地区的水资源、农业生产和生态系统，还可以通过调控大气环流影响全球气候。其呈现显著的年循环特征，干季和雨季交替出现。揭示热带降水年循环的未来变化及其机制，既是气候变化领域的重要科学前沿问题，也对热带和副热带地区的工农业生产及日常生活具有重要意义。

　　全球变暖下，位相延迟是热带降水年循环的一个主要变化特征，表现为干湿季节转换的推迟。前人研究发现，位相延迟在均匀增暖下即可发生，主要机理是全球变暖所导致的大气有效比容增加。但是，全球增暖下海温增暖呈现显著的时空非均匀性，比如在时间上，海温年循环振幅和位相会发生改变；在空间上，海温增暖也有明显的南北半球差异等。这种海温增暖时空非均匀性对热带降水季节延迟的影响还不太清楚。本研究基于CMIP6大气模式试验数据，发现SST的未来增暖型会显著影响热带降水年循环的位相变化（图1）。在全球平均表面温度升高4摄氏度的情景下，SST均匀增暖强迫下的热带降水位相延迟仅为1-2天；而在SST非均匀增暖强迫下，热带降水位相延迟显著增加至6-7天。这表明SST非均匀增暖会显著增强热带降水的位相延迟现象，凸显了SST增暖对热带降水位相延迟的关键作用。

　　基于大气能量框架分析，研究指出，热带降水季节性延迟的增强主要是由SST增暖的南北半球间差异导致，这种半球间差异增加了跨赤道大气能量输运的转换季节（春秋季）间差异（图2）。进一步研究发现，全球变暖下SST的位相延迟和年平均SST增暖的南北半球差异均能加剧热带降水年循环位相延迟。为了证实后者作用，研究进一步通过设计年平均SST空间非均匀增暖强迫的大气模式试验证实了年平均SST增暖的作用。　　

图1：（a-f）不同未来增暖情景下热带降水年循环变化（单位：毫米/天）。（g）热带降水位相变化的箱线图（单位：天）。位相变化天数通过傅立叶分析定量计算得出，正值表示位相延迟。

图2：（a）不同SST增暖强迫下跨赤道大气能量输运的转换季节间差异（单位：皮瓦）。（b）跨赤道大气能量输运中每一项的贡献。误差条表示气候模式间一倍标准差。

　　上述工作揭示了未来SST增暖的时空不均匀性在热带降水位相延迟中的作用和机制，并定量比较了年循环和年平均变化的相对贡献，加深了对热带降水年循环变化的理解。研究工作得到国家自然科学基金、崂山实验室科技创新项目等项目的大力支持。

文章引用：

GENG Y. -F., F. -F. Song*, S. -X. Lv, Z. -W. Han, L. Dong, and L. -X. Wu, 2025: Seasonal Delay of Tropical Rainfall Enhanced by the Interhemispheric Contrast of SST Warming. Geophysical Research Letters, 52, e2025GL115403, https://doi.org/10.1029/2025GL115403.